Інтенсивність протікання фізико-хімічних процесів у вакуумі залежить від співвідношення між числом зіткнень молекул зі стінками посудини і числом взаємних зіткнень молекул, тобто характеризується числом Кнудсена (Кn), що виражається відношенням
де - середня довжина вільного шляху молекул; - характерний лінійний розмір судини.
Середня довжина вільного шляху молекул визначається відношенням швидкості молекул до числа зіткнень в одиницю часу:
де - діаметр молекули, м; - молекулярна концентрація,.
З цієї формули випливає, обернено пропорційно молекулярної концентрації і ефективному перетину молекули, що характеризується величиною. Крім того, фізично ясно, що обернено пропорційно тиску.
Залежно від числа Кнудсена виконано умовний поділ областей вакууму на наступні діапазони: низький, середній, високий і надвисокий.
Низький вакуум відповідає області тисків від 10 5 до 100 Па
(760 ... 1мм. Рт. Ст.), Характеризується числами Кнудсена <5·10 -3 и разрежением газа, при котором средняя длина свободного пути частиц во много раз меньше характерного линейного размера « . При этом находится в пределах <6,7·10 -5 м, концентрация частиц в 1м 3> 2,47 · 10 22. а щільність потоку J> 2,98 · 10 24. В умовах низького вакууму на стінках посудини постійно існує адсорбований шар газу.
Середній вакуум відповідає області тисків від 100 до 0,1Па
(1 ... 10 -4 мм.рт.ст.), характеризується числами Кнудсена 5 · 10 -3 <<1,5 и разрежением газа, при котором средняя длина свободного пути частиц соизмерима с характерным линейным размером . ( ≈ 6,7·10 -5 м), при концентрации частиц в 1м 3 ≈2,47·10 22 и плотности потока J ≈ 2,98·10 24 .
Високий вакуум відповідає області тисків від 0,1 до 10 -5 Па
(10 -4 ... 10 -8 мм.рт.ст.), характеризується числами Кнудсена ≥ 1,5 і розрідженням газу, при якому середня довжина вільного шляху частинок у багато разів більше характерного лінійного розміру ». де> 6,7 · 10 7 м, концентрація частинок в 1м 3 ≈2,47 · 10 16. а щільність потоку J ≈ 2,98 · 10 18.
У разі високого вакууму через відсутність взаємних зіткнень, шлях кожної молекули представляє пряму лінію між двома точками. Вдарившись об стінку і пробувши дуже малий час в адсорбованому стані, молекула відривається, тобто частина стінки звільняється від адсорбованого газу.
Надвисокий вакуум відповідає області тисків менших 10 -5 Па (і менших 10 -8 мм.рт.ст.), характеризується числами Кнудсена »1,5 і розрідженням газу, де також» при якому не відбувається помітної зміни властивостей поверхні, спочатку вільної від адсорбованого газу. Надвисокий вакуум характеризується дуже низькими значеннями концентрацій молекул газу, коли середня довжина вільного пробігу оцінюється десятками тисяч метрів тобто »6,7 × 10 7 м, концентрацією часток в 1м 3
2,47 × 10 10 і щільністю потоку J
Нижня межа, що досягаються в даний час розрідження становить